岸桥轨道检测装置的设计

□ 王 敏 □ 胡 雄 □ 王沈元 □ 孟 飞 □ 韩金刚 □ 曹孟黎 □ 唐 刚

1.中远海运港口有限公司 上海 200080 2.上海海事大学 物流工程学院 上海 201306

1 设计背景

起重机作为整个物流链中的重要组成部分,对物料提升、运输、装卸等作业而言非常重要。起重机械设备同时也是特种设备中隐藏危险因素最多、发生事故概率最高的特种设备之一，因此必须及时、高效地对起重机械设备进行检测,排除隐患,避免灾害发生。主梁轨道作为起重机械设备的最大组成部件之一,是最容易发生疲劳变形、产生弯曲裂纹等失效结果的部件，需要重点关注。

近年来，随着国内外贸易日趋频繁,物流行业中最便宜的航运成为运输货物的首选,港口吞吐量的增加加大了岸桥的工作强度，长时间、不间断作业导致岸桥频繁出现故障[1]。随着岸桥小车速度不断加快,起升载荷不断增大,小车与岸桥的动力相互作用问题受到更多关注。岸桥为大跨度梁结构,小车在岸桥大梁的弹性体轨道高速运行,通过轮轨接触与岸桥结构形成耦合振动。小车高速运行时，对岸桥结构产生冲击,会对岸桥的工作状态和寿命产生严重影响。与此同时，岸桥结构的振动也会对小车运行的平稳性和安全性产生影响[2-3]。

2 岸桥轨道检测的作用

岸桥这一港口大型机械装卸设备主要用于港口大型集装箱搬运,长期处于恶劣的工作环境中进行高强度运行,相关配套设施极易发生损坏[4]。港口轨道作为岸桥的主要移动载体,其性能优劣将直接影响整个岸桥的工作状况。一旦发生问题，轻则将会影响岸桥的工作效率,增大起重设备的磨损程度,重则将会导致岸桥停止工作及发生倒塌等危险情况，严重影响整个港口的装卸效率和港口工作人员的生命安全,并造成不必要的经济损失[5]。

为了保证岸桥设备的安全正常运行，必须对轨道进行经常性例行检测,保证轨道安全、有效承载岸桥,并保证其工作效率。

港口轨道是岸桥车轮的唯一载体,轨道表面在岸桥装卸货物过程中会发生一定损耗。当岸桥在有损伤的轨道上运行时,会产生周期性冲击,导致整个起重系统产生不稳定,不仅使岸桥的寿命缩短,而且可能导致安全事故。

可见，岸桥轨道检测对于装卸作业的安全运行起至关重要的作用[6-7]。

轨道检测机器人是检测门桥式起重机单轨道直线度、多轨道平行度、轨道跨距、单轨水平度、双轨同截面水平度的设备,能够跟踪装置的空间运行轨迹,通过实时数据处理计算出具体的测量结果[8]。对于轨道检测,传统的方法是利用架设于轨道上的主梁和沿轨道滑行的行走轮组件,检测轨道的相应数据。但此类设备只能检测轨距,检测项目单一,造成轨道的检测效率不高。还有一些轨道检测机器人包含电机、相机等组件,结构复杂,质量较大,不易搬动,而且过多部件的复杂连接使成本提高。林钧斌等[9]应用激光扫描技术,设计了起重机轨道检测系统,利用这一系统测量岸桥轨道直线度、双轨平行度和轨道跨距等参数,从而判断各参数是否大于规定误差,以便及时对轨道进行维修或更换。

笔者设计了岸桥轨道检测装置，结构简单，具有轨距检测、轨道工况检测等功能，可以及时发现安全隐患，以便及时对轨道进行维修或更换，对保证岸桥的安全运行具有重要作用。

3 岸桥轨道检测装置结构

笔者设计的岸桥轨道检测装置结构如下：① Z字形支架,包括前梁、后梁、中部连接梁；② 驱动单元,包括驱动轮A、驱动轮B；③ 摄像头检测单元,包括摄像头A、摄像头B；④ 轨道间距检测单元,包括行走轮A、行走轮B；⑤ 压缩弹簧;⑥ 位移传感器;⑦ 导杆;⑧ 控制模块。

前梁、后梁设置于岸桥轨道上，驱动轮为装置提供动力，摄像头用于检测岸桥两侧轨道的工况，行走轮用于支撑检测装置在岸桥轨道上运行。行走轮B与导杆为面接触运动，在导杆上滑动，行走轮A和行走轮B之间用压缩弹簧连接。位移传感器用于检测行走轮B的位移变化。控制模块用于控制驱动轮，采集摄像头和位移传感器的数据，并进行传输。

岸桥检测装置结构如图1所示。

▲图1 岸桥轨道检测装置结构

4 结束语

笔者设计的岸桥轨道检测装置融合多传感器采集相关数据,可以及时发现岸桥存在的问题[10-11]。检测装置结构简单,通过驱动单元、检测单元的结合,提高了图像采集的准确性。这一检测装置具有轨距检测、轨道工况检测等功能,可以提高检测的效率。